新型石墨烯/金/功能导电高分子/过氧化氢生物传感器的制备及应用

石墨烯材料和酶的固定对石墨烯基生物传感器性能及应用至关重要.金电极依次放入氧化石墨(0.05 mg/mL)和氯金酸(0.05 mmol/L)溶液中进行控制电位电解,循环以上操作20次后,转移至2,5-二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯单体溶液采用循环伏安法进行电聚合形成含有羧基的导电高分子膜,然后以1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为活化剂将辣根过氧化物酶共价键合在修饰电极表面制备过氧化氢生物传感器.研究表明,交替电沉积得到的石墨烯/金纳米复合材料分散性好,所制备的生物传感器对过氧化氢的氧化还原过程有显著的催化作用.过氧化氢浓度在2～200 nmol/L之间传感器的电流响应与浓度呈线性关系,相关系数(R2)为0.9996,方法的检测限是0.67 nmol/L(S/N=3),灵敏度明显优于现有文献报道.此外,共价键合方式固定酶使传感器的稳定性和方法的重现性大大提高.5 nmol/L的过氧化氢溶液测定20次,相对标准偏差为1.2%.在4℃下储藏3个月传感器电化学响应变化值少于3%.该方法已成功应用于牛奶样品中痕量过氧化氢的测定.     

基于石墨烯/金纳米复合材料的无酶葡萄糖传感器

以抗坏血酸(AA)为还原剂,通过一步还原法将氧化石墨烯和氯金酸同时还原,合成石墨烯/金纳米复合材料,并直接滴涂于玻碳电极表面,构建基于石墨烯/金纳米复合材料的无酶葡萄糖传感器。采用循环伏安法和线性扫描伏安法对传感器的性质进行了研究。结果表明,该传感器能催化葡萄糖的氧化,且其氧化峰电流随葡萄糖浓度的增大而增大。测定葡萄糖的线性范围为0.01~2.5mmol/L(R=0.9964),检出限(S/N=3)为3μmol/L。对同一浓度的葡萄糖溶液平行测定8次,其电流强度的相对标准偏差(RSD)为2.6%。该传感器制作简单、稳定性好,将其用于葡萄糖注射液的检测,方法灵敏,其加标回收率为92.9%。     

石墨烯-金纳米复合材料:水热合成及在生物传感器中的应用

通过水热法合成了石墨烯-金纳米复合材料。透射电子显微镜直接证明了制备的石墨烯薄而透明的片状结构。X-射线光电子能谱和X-射线衍射结果也表明了金的存在和氧化石墨烯的还原。作为一个模型,将肌红蛋白固定到该复合材料修饰的玻碳电极上并用于生物传感器。所固定的肌红蛋白显示了一对对称的氧化还原峰并对过氧化氢的还原具有高的催化活性。在信噪比等于3的时侯该生物传感器的线性范围在0.1到1.5μmol.L-1,检测限为0.05μmol.L-1,并且具有好的选择性、重现性和稳定性。     

石墨烯/纳米金复合材料的无酶葡萄糖生物传感器制备

以抗坏血酸(AA)为还原剂,通过同步还原法制得石墨烯/纳米金复合材料.采用电化学方法,构建了一种基于石墨烯/纳米金复合材料修饰电极的无酶葡萄糖生物传感器.实验中,通过伏安法考察了不同修饰电极在葡萄糖溶液中的电化学行为.同时,探讨了溶液中OH-离子强度、溶解氧、扫描初始电位及石墨烯与纳米金的比例对传感器响应特性的影响.在...     

基于石墨烯功能复合材料的DNA电化学生物传感器

石墨烯(Gr)是一类由单层碳原子组成的二维碳质材料,利用它独特的结构和良好的物理、化学性能,可构筑出在电催化、电化学传感器和生物传感器等领域有着巨大应用潜力的新型Gr功能复合材料。基于Gr功能复合材料的DNA电化学传感器与常规DNA传感器相比,具有明显的特色和优势,已被应用于特异DNA靶序列的识别和传感领域。本文就基于Gr功能复合材料的DNA电化学传感器的近期进展作简要评述,包括Gr与Gr基金属、金属氧化物、高分子、生物分子复合材料的电化学性能及其在DNA电化学传感中的应用,并对该类DNA电化学传感器的发展方向和应用前景进行了展望。     

石墨烯在生物传感器中的应用

概述了石墨烯、石墨烯氧化衍生物的性质及制备方法,重点介绍了石墨烯在生物传感器中的应用以及发展趋势(引用文献49篇)。     

石墨烯纳米复合材料在电化学生物传感器中的应用

将石墨烯与其他纳米材料复合,是一种拓展或增强其应用的有效方法。借助不同组分间的协同作用,可以改善石墨烯的电学、化学和电化学性质,拓展和增强石墨烯的电化学效应,为固定氧化还原酶,实现直接电化学提供新型、高效的平台,应用于第三代电化学生物传感器的设计和制备,对葡萄糖、胆固醇、血红蛋白、DNA、H₂O₂、O₂、小生物分子等的检测显示出了优异的灵敏度和选择性。本文综述了基于石墨烯构筑的纳米复合材料在电化学生物传感器中的应用研究,包括石墨烯与贵金属、金属氧化物/半导体纳米粒子、高分子、染料分子、离子液体、生物分子等的纳米复合材料,并对石墨烯材料在电化学领域的发展方向和应用前景进行了展望。     

纸基葡萄糖电化学生物传感器的研究及应用

基于纳米金的自催化无电沉积镀金技术,采用混合纤维素滤膜作为模板,制备了一种纳米多孔纸基薄膜金电极。以该金滤膜电极作为基底电极,使用Nafion溶液分散的碳纳米管-纳米铂(PtNPs)复合材料作为载体,实现了葡萄糖氧化酶(GOD)的直接电化学,并建立了一种低成本的纸基葡萄糖电化学传感器。该传感器对葡萄糖具有良好的安培响应,葡萄糖浓度在5.0×10-6~2.5×10-3 mol/L范围与其0.55V处的氧化电流呈良好的线性关系(R=0.999),检测限(S/N=3)为1.0×10-6 mol/L。制备了8支传感器,对25μmol/L葡萄糖进行检测,结果的相对标准偏差为6.03%,表明该传感器具有较好的重现性。     

石墨烯的边界效应在电化学生物传感器中的应用

石墨烯是由底面和边界组成的,这种独特的结构赋予石墨烯很多特殊的性质,如边界上的异相电子转移速率、电容量、局域态密度和结构缺陷、功能性基团等均高于石墨烯的底面,这些固有特征对石墨烯的电化学性能有极大的促进作用,是边界效应的具体体现。本文在阐述石墨烯电化学性能边界效应的基础上,对具有不同形貌特征的石墨烯,如石墨烯纳米片、纳米毯、片晶、纳米墙、纳米纤维、纳米带、量子点等在电化学生物传感领域的具体应用进行了综述和展望。     

石墨烯及其复合材料在酶电化学生物传感器中的应用

石墨烯作为新型的二维碳基纳米材料,具有良好的导电性、较大的比表面积和较好的生物相容性。石墨烯及其复合物适合于构建酶电化学生物传感器。本文介绍了石墨烯功能化的方法,并对石墨烯及其复合物在酶电化学生物传感器方面的研究进行了综述。     

Preparation and Its Application of Novel Graphene/Gold/Functional Conducting Polymer/Hydrogen Peroxide Biosensor

石墨烯材料和酶的固定对石墨烯基生物传感器性能及应用至关重要.金电极依次放入氧化石墨（0.05 mg/mL）和氯金酸（0.05 mmol/L）溶液中进行控制电位电解,循环以上操作20次后,转移至2,5-二（2-噻吩）-1-对苯甲酸吡咯单体溶液采用循环伏安法进行电聚合形成含有羧基的导电高分子膜,然后以1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）/N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）为活化剂将辣根过氧化物酶共价键合在修饰电极表面制备过氧化氢生物传感器.研究表明,交替电沉积得到的石墨烯/金纳米复合材料分散性好,所制备的生物传感器对过氧化氢的氧化还原过程有显著的催化作用.过氧化氢浓度在2～200 nmol/L之间传感器的电流响应与浓度呈线性关系,相关系数（R2）为0.9996,方法的检测限是0.67 nmol/L（S/N=3）,灵敏度明显优于现有文献报道.此外,共价键合方式固定酶使传感器的稳定性和方法的重现性大大提高.5 nmol/L的过氧化氢溶液测定20次,相对标准偏差为1.2%.在4℃下储藏3个月传感器电化学响应变化值少于3%.该方法已成功应用于牛奶样品中痕量过氧化氢的测定.     

Glucose Biosensor Based on the Fabrication of Glucose Oxidase in the Bio-Inspired Polydopamine-Gold Nanoparticle Composite Film

A highly efficient enzyme immobilization method has been developed for electrochemical biosensors using polydopamine films with gold nanoparticles (AuNPs) embedded. This simple enzyme fabrication method can be performed in very mild conditions and stored in a long time with high bioactivity. The fabricated amperometric glucose biosensor exhibited a high and reproducible sensitivity, wide linear dynamic range and low limit of detection (LOD) (0.1 μmol·L^?1). A low value of 1.5 mmol·L^?1 for the apparent Michaelis‐Menten constant K^app_M was obtained. The high sensitivity, wide linear range, good reproducibility and stability make this biosensor a promising candidate for portable amperometric glucose biosensor.     

Facile Fabrication of a Graphene‐based Electrochemical Biosensor for Glucose Detection

A simple and effective glucose biosensor based on immobilization of glucose oxidase (GOD) in graphene (GR)/Nafion film was constructed. The results indicated that the immobilized GOD can maintain its native structure and bioactivity, and the GR/Nafion film provides a favorable microenvironment for GOD immobilization and promotes the direct electron transfer between the electrode substrate and the redox center of GOD. The electrode reaction of the immobilized GOD shows a reversible and surface‐controlled process with the large electron transfer rate constant (k_s) of 3.42±0.08 s^?1. Based on the oxygen consumption during the oxidation process of glucose catalyzed by the immobilized GOD, the as‐prepared GOD/GR/Nafion/GCE electrode exhibits a linear range from 0.5 to 14 mmol·L^?1 with a detection limit of 0.03 mmol·L^?1. Moreover, it displays a good reproducibility and long‐term stability.     

基于中空多孔金纳米/石墨烯复合纳米材料的葡萄糖氧化酶直接电化学及其生物传感研究

采用溶液相牺牲模板法制备中空多孔金纳米粒子（HPAuNPs）,并将该材料与还原氧化石墨烯（rGO）复合,用于葡萄糖氧化酶（GOx）在玻碳电极（GCE）表面的有效固定,构建GOx/HPAuNPs/rGO/GCE传感界面。利用扫描和透射电镜、X射线光电子能谱、X射线衍射谱、红外光谱及电化学等方法对材料的形貌与结构,GOx的固定化过程,以及传感器的直接电化学和电催化性能进行表征。结果表明,HPAuNPs和rGO的协同作用能有效促进GOx与电极之间的直接电子转移（DET）。基于GOx/HPAuNPs/rGO/GCE对葡萄糖的良好电催化性能,该方法有效实现了对葡萄糖的高灵敏度检测,其电流响应的线性范围为0.05～7.0 mmol/L,检出限（S/N=3）为16μmol/L。该传感器具有良好的选择性、重现性及稳定性,对实际样品血清中血糖的测定结果令人满意,回收率为98.0%～103%,相对标准偏差不大于5.0%。     

1-芘丁酸/石墨烯复合物的电化学性质及其在葡萄糖传感器上的应用

本文采用一步法制备了1-芘丁酸/石墨烯复合物(PBA/G),研究了其电化学性质. 采用铁氰化钾和亚铁氰化钾电化学探针测定了电化学阻抗滴定曲线,确定了PBA/G的表观pK_a为6.2. 此外,将葡萄糖氧化酶(GOD)共价键合在PBA/G表面构建了葡萄糖电化学传感器,其电化学响应与葡萄糖浓度（5 mmol L^-1浓度范围内）呈线性,检测限为0.085 mmol L^-1. 实验还测定了固定在PBA/G表面的GOD的表观米氏常数为5.40 mmol L^-1,表明固定化的GOD对葡萄糖有较高的催化活性。     

纳米金胶增强葡萄糖生物传感器的构建

将纳米金胶(AuNPs)和羟基磷灰石(HAp)按一定比例混合制备了新型复合膜用于葡萄糖氧化酶(GOD)的固定,构建了高灵敏的葡萄糖传感器。由于纳米金胶的存在,葡萄糖氧化酶的直接电化学性质得以增强,在去除氧气的PBS(pH 7.0)介质中,固定在复合膜内的GOD表现出一对良好的氧化还原峰。在饱和氧气条件下,当加入一定量的葡萄糖时,由于GOD催化葡萄糖氧化消耗溶液中的溶解氧,-0.8 V处溶解氧的还原峰电流降低,且峰电流降低的量与葡萄糖浓度在0.02～1.62 mmol/L范围内呈线性相关,检出限为5.0μmol/L,检测灵敏度达9.91 mA.mol-1.L,可实现对葡萄糖的快速检测。     

硅溶胶-凝胶包埋纳米金和酶的葡萄糖生物传感器

采用溶胶-凝胶技术将金纳米粒子和葡萄糖氧化酶一次性固定于硅溶胶-凝胶的网络结构中,制备了葡萄糖生物电化学传感器并优化了传感器的制备条件。酶电极对葡萄糖具有良好的电化学响应,葡萄糖浓度在0.02~2.0 mmol/L范围内和催化电流呈线性关系,检出限为0.005 mmol/L。酶电极在4 ℃下贮存100 d后对葡萄糖的响应仅下降8%。该酶电极灵敏度高、响应快、稳定性好。     

纳米金-还原氧化石墨烯修饰葡萄糖氧化酶传感器的制备及其电流法检测饮料中的葡萄糖

利用纳米金(Au NPs)与还原氧化石墨烯(rGO)复合纳米材料制备了葡萄糖氧化酶生物传感器并用于饮料中葡萄糖含量的检测。将壳聚糖作为还原剂及稳定剂,通过一步法合成了Au NPs-rGO复合材料,并通过物理吸附固定葡萄糖氧化酶(GOx)来制作GOx生物传感器。该传感器在磷酸盐缓冲溶液(0.1 mol/L,p H6.0)中,-0.45 V(vs.Ag/Ag Cl)电位下电流法检测葡萄糖含量,线性检测范围为0.01~0.88 mmol/L,灵敏度为22.54μA·mmol-1·L·cm-2,检出限为1.01μmol/L,且表观米氏常数为0.497 mmol/L。该传感器用于多种饮料中葡萄糖含量的直接检测,结果满意。     

Spatial Architecture of Modified Carbon Nanotubes/Electrochemically Reduced Graphene Oxide Nanomaterial for Fast Electron Transfer. Application in Glucose Biosensor

Electron transfer (ET) reactions in bioelectrocatalysis of enzymes at electrode surfaces require not only the efficient immobilization, but also highly conductive nanostructured platform, which allows for retaining its bioactivity and structural conformation. The novel architecture of spatially separated electrochemically reduced graphene oxide (ERGO) by multi‐walled carbon nanotubes functionalized with 4‐(pyrrole‐1‐yl) benzoic acid (MWCNT/PyBA) with the accurate porous structure could be an alternative for earlier approaches to the construction of bioelectrocatalytic systems with rapid diffusion of reagents from the solution to the enzyme molecule. The formation of ERGO/MWCNT/PyBA system was confirmed by electrochemical, spectroscopic and microscopic methods. The cyclic voltammetry experiments revealed that the presence of ERGO in the conductive material affects the electronic communication between the enzyme molecule and modified electrode surface greatly improving its ET properties resulting in a double increase of the heterogeneous ET rate constant value (k_s=6.5 s^?1). The fabricated glucose oxidase based biosensor sensitively detects glucose, therefore, ERGO/MWCNT/PyBA architecture could provide a novel and efficient platform for immobilization of redox enzymes.